โนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ กับการค้นพบกลไกสำคัญที่ภูมิคุ้มกันไม่ทำร้ายร่างกายตนเอง

หลายครั้งที่อาการป่วยของเราสามารถหายได้เอง เพราะร่างกายมีระบบภูมิคุ้มกันที่ทำหน้าที่กำจัดเชื้อโรคที่เป็นอันตราย ไม่ว่าจะเป็นแบคทีเรีย ไวรัส เชื้อรา หรือจะมีหน้าตาแบบไหนก็ตาม ระบบภูมิคุ้มกันของเราก็สามารถกำจัดเชื้อโรคเหล่านั้นได้ แต่สงสัยกันบ้างไหมว่า ทำไมภูมิคุ้มกันโจมตีเฉพาะเชื้อโรค แต่กลับไม่โจมตีเซลล์ร่างกายของเรา

รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ในปี 2025 มอบให้กับนักวิทยาศาสตร์ 3 คนที่ค้นพบคำตอบว่าร่างกายของพวกเรามีกลไกการตรวจสอบการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกันที่เรียกว่า ความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย (Peripheral Immune Tolerance) โดยผู้ที่ได้รับรางวัล ได้แก่ แมรี่ บรุนโคว์, เฟร็ด แรมส์เดลล์, และชิมง ซากางุจิ

เดิมทีนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า กลไกสำคัญในร่างกายที่เรียกว่า ความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนกลาง (Central Immune Tolerance) เป็นกระบวนการหลักอย่างเดียวที่ทำให้ร่างกายสามารถกำจัดเซลล์ภูมิคุ้มกันที่มีโอกาสโจมตีร่างกายได้ออกไป แต่แล้วการค้นพบกระบวนการความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย (Peripheral Immune Tolerance) จากผลงานของนักวิจัยทั้ง 3 ท่านที่ได้รับรางวัลโนเบล มันก็ได้ช่วยเติมเต็มช่องโหว่ของความรู้เรื่องระบบภูมิคุ้มกัน รวมถึงยังเปิดประตูบานใหม่ให้การศึกษาวิธีการรักษาโรค เช่น โรคมะเร็ง หรือโรคแพ้ภูมิตัวเอง (Autoimmune disease) จากกระบวนการนี้

Screenshot

การทำงานของ regulatory T-cell ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญของกระบวนการความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย

ภาพ: nobelprize.org

รู้จักกับ T-cell

เม็ดเลือดขาวชนิด T-cell เป็นเซลล์ภูมิคุ้มกันที่มีหน้าที่หลักในการต่อสู้กับเชื้อโรคหรือเซลล์ผิดปกติอย่างจำเพาะเจาะจง โดยลักษณะของ T cell ทุกชนิดจะมีโปรตีนพิเศษที่เรียกว่า T-cell receptors อยู่บนผิวเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเหมือนเซนเซอร์ เมื่อ T-cell ตรวจตราว่าร่างกายกำลังถูกโจมตีหรือไม่ วิธีการคือมันจะใช้ตรวจเซลล์ที่พวกมันพบไปเรื่อยๆ ตรวจเจอโปรตีนบนผิวเซลล์ที่มีความจำเพาะกับ T-cell receptors ของมันได้พอดีเหมือนกับต่อจิ๊กซอว์ ก็จะเข้าสู่กระบวนการกำจัดเชื้อโรคหรือเซลล์ที่ผิดปกติเหล่านั้นไปอย่างจำเพาะเจาะจง

ทางทฤษฎีแล้ว T-cell อาจจะมี T-cell receptors อยู่บนผิวเซลล์ละ 10^15 แบบ หรือประมาณหนึ่งพันล้านล้านแบบ ทำให้มั่นใจได้ว่ามีโอกาสสูงที่ T-cell receptors บางแบบจะสามารถตรวจเจอเชื้อร้าย รวมถึงไวรัสได้ แต่การที่โปรตีนบนผิวมีจำนวนมากหลากหลายรูปแบบ จึงเป็นไปได้เช่นกันที่ T-cell receptors บางแบบจะสามารถจับกับเซลล์ปกติในร่างกาย แล้วเกิดการอักเสบจากการโจมตีที่ผิดพลาดได้

Screenshot

ความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนกลาง กลไกที่เกิดขึ้นในอวัยวะสร้างเม็ดเลือดขาวส่วนกลาง

ภาพ: nobelprize.org

ความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนกลาง จึงเป็นกระบวนการสำคัญที่เกิดขึ้นตั้งแต่ในอวัยวะสร้างเม็ดเลือดขาวส่วนกลาง เช่น T-cell ที่ถูกสร้างขึ้นในต่อมไทมัส จะพบเจอกับเซลล์ชนิดพิเศษในต่อมไทมัสที่ผิวของมันมีโปรตีนลักษณะเดียวกันกับโปรตีนที่พบในเซลล์ปกติของร่างกาย ถ้าหาก T-cell ตัวไหนจับกับมันได้ แปลว่ามีโอกาสจะทำการโจมตีเซลล์ร่างกายได้ T-cell ที่จับกับมันได้จึงถูกกำจัดตั้งแต่ยังอยู่ในอวัยวะสร้างเม็ดเลือดขาว เพื่อไม่ให้มีเม็ดเลือดขาวชนิดไหนก็ตามออกไปสู่ทางเดินโลหิตในร่างกาย ถ้ายังไม่ปลอดภัยมากพอ

หน้าที่พิเศษของ T-cell ชนิดใหม่

ชิมง ซากางุจิ ไม่คิดว่ากลไกป้องกันภาวะแพ้ภูมิตัวเองมาจากกระบวนการความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนกลางเพียงอย่างเดียว แต่ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายอาจมีความซับซ้อนมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์ส่วนมากในยุคนั้นคิด

ซากางุจิทำการทดลองผ่าตัดเอาต่อมไทมัสออกจากหนูแรกเกิดออก โดยมีสมมติฐานว่าระบบภูมิคุ้มกันในร่างกายน่าจะอ่อนแอลง เพราะไม่มีอวัยวะที่สร้างเม็ดเลือดขาวชนิด T-cell แต่ผลลัพธ์กลับตรงกันข้าม เมื่อสามวันหลังจากหนูแรกเกิดถูกตัดต่อมไทมัส ร่างกายกลับป่วยลงจากสาเหตุเพราะระบบภูมิคุ้มกันทำงานหนักเกินกว่าปกติจนเกิดเป็นโรคแพ้ภูมิตัวเองหลายชนิด ซึ่งเมื่อซากางุจิแยก T-cell ออกจากหนูที่มีพันธุกรรมเหมือนกันและยังมีต่อมไทมัสอยู่ แล้วนำไปฉีดให้หนูที่ถูกตัดต่อมไทมัสตั้งแต่แรกเกิด ผลปรากฏว่าหนูที่ได้รับ T-cell มีสุขภาพที่ดีไม่เป็นโรคแพ้ภูมิตัวเอง

Screenshot

การทดลองของ ชิมง ซากางุจิ ที่ทดลองฉีด T-cell ให้กับหนูที่ผ่าตัดต่อมไทมัสออก แล้วหนูไม่เป็นโรคแพ้ภูมิตัวเอง

ภาพ: nobelprize.org

เนื่องจากหนูตัวที่ไม่มีต่อมไทมัส สามารถต่อต้านโรคแพ้ภูมิตัวเองในร่างกายตัวเองได้เพียงแค่ได้รับ T-cell จากหนูตัวอื่น แสดงว่าระบบภูมิคุ้มกันมีกลไกป้องกันโรคดังกล่าวนอกเหนือจากความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนกลาง ในต่อมไทมัสด้วยแน่นอน และกุญแจสำคัญคือ T-cell ชนิดพิเศษ

ซากางุจิเสนอในวารสาร The Journal of Immunology ว่า โดยปกติแล้ว T-cell ถูกจำแนกออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ helper T-cell ที่มีโปรตีน CD4 เป็นตัวรับร่วมอยู่บนผิวเซลล์ และ killer T-cell ที่มีโปรตีน CD8 เป็นตัวรับร่วมอยู่บนผิวเซลล์ แต่ซากางุจิพบว่ามี T-cell ชนิดใหม่ที่เขาเรียกว่า regulatory T-cell (Treg) บนผิวประกอบไปด้วยโปรตีน CD4 และยังมี CD25 ร่วมด้วย

แต่นักวิทยาศาสตร์อีกหลายคนยังคงสงสัยถึงการมีอยู่ของ regulatory T-cell จนกระทั่งทั่วโลกพบหลักฐานเพิ่มเติมจากนักวิทยาศาสตร์อีกสองคน คือ แมรี บรุนโคว์ และเฟร็ด แรมส์เดลล์

ยืนยันการมีอยู่ของความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย

บรุนโคว์และแรมส์เดลล์ทำการศึกษาในหนูสายพันธุ์หนึ่งที่ได้รับกัมมันตรังสีทำให้หนูตัวผู้บางตัวป่วย โดยเกิดมาพร้อมผิวหนังที่เป็นเกล็ดและมีขุย มีม้ามและต่อมน้ำเหลืองที่โต และอายุสั้น ซึ่งหนูสายพันธุ์นี้มีการระบุว่าเกิดการกลายพันธุ์บนโครโมโซม X เพราะหนูตัวผู้ครึ่งหนึ่งป่วยเป็นโรคดังกล่าว ส่วนหนูตัวเมียสามารถอยู่กับการกลายพันธุ์นี้ได้เพราะร่างกายมีโครโมโซม X สองอัน โดยบรุนโคว์และแรมส์เดลล์พยายามค้นหายีนกลายพันธุ์ที่มีผลกับการเกิดโรคดังกล่าว

ในวารสาร Nature Genetics บรุนโคว์และแรมส์เดลล์เผยว่าโรคแพ้ภูมิตัวเองในหนูที่กำลังศึกษาเชื่อมโยงกับโรคแพ้ภูมิตัวเองชนิดหนึ่งในมนุษย์ที่เกิดจากการกลายพันธุ์บนโครโมโซม X เช่นกัน และเมื่อค้นหาจากฐานข้อมูลก็พบว่ายีนที่ส่งผลให้เกิดโรคดังกล่าวมีชื่อว่ายีน foxp3

Screenshot

ตำแหน่งการกลายพันธุ์ที่ยีน foxp3 มีผลให้เกิดโรคแพ้ภูมิตัวเอง

ภาพ: nobelprize.org

ต่อมา ซากางุจิและนักวิจัยคนอื่นๆ ก็สามารถพิสูจน์ได้ตรงกันว่ายีน foxp3 ควบคุมการพัฒนาของ regulatory T-cell ซึ่งหน้าที่ของ T-cell ชนิดนี้คือการควบคุมและป้องกันไม่ให้ T-cell ชนิดอื่นโจมตีเนื้อเยื่อของร่างกายผิดพลาด รวมถึงยังช่วยลดอาการอักเสบของเซลล์ร่างกายที่เกิดจากการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันได้ด้วย กลไกที่ไม่ได้เกิดภายในอวัยวะส่วนกลางที่สร้างเม็ดเลือดขาวนี้จึงถูกตั้งชื่อใหม่ว่า ความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย

ความสำคัญของความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย

ปัจจุบันความรู้เกี่ยวกับ ความทนทานต่อภูมิคุ้มกันส่วนปลาย ถูกประยุกต์ใช้ในการพัฒนาวิธีรักษาโรครูปแบบใหม่ๆ เช่น นักวิจัยพยายามส่งเสริมการสร้าง regulatory T-cell ในร่างกายผู้ป่วยโรคแพ้ภูมิตัวเองให้มากขึ้นเพื่อลดผลกระทบจากเม็ดเลือดขาวชนิดอื่นที่โจมตีร่างกาย รวมถึงมีการกระตุ้นการสร้าง regulatory T-cell สำหรับผู้ที่ปลูกถ่ายอวัยวะใหม่ เพื่อลดภาวะร่างกายปฏิเสธอวัยวะด้วย

ที่สำคัญ ความรู้ดังกล่าวสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับการทำความรู้จักโรคมะเร็งให้มากขึ้นด้วย เพราะเซลล์มะเร็งก็มีกลไกยับยั้งภูมิคุ้มกันไม่ให้กำจัดมันออกไปจากการสร้างสารเคมีที่ระดมพล regulatory T-cell มาล้อมรอบมันได้ จึงเป็นที่มาให้เกิดการวิจัยวิธีการรักษาด้วยภูมิคุ้มกันบำบัด ที่เน้นการยับยั้งการทำงานของ regulatory T-cell รอบเซลล์มะเร็งเป็นหลัก

การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ทั้ง 3 คนจึงเปิดประตูบานใหม่ให้เราทำความเข้าใจกลไกการจัดการเชื้อโรคที่มีประสิทธิภาพอย่างระบบภูมิคุ้มกันมากขึ้น ทำให้หนทางในการรักษาโรคร้ายต่างๆ ดูมีโอกาสสูงขึ้นด้วย